3. Ý nghĩa của đề tài
3.1.1. Xây dựng bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng huyện Ba Bể năm 2010 và năm
năm 2020.
Việc xây dựng bản đồ lớp phủ rừng các năm 2010, 2020 nhằm xác định hiện trạng lớp phủ rừng và từ đó tiến hành phân tích biến động lớp phủ rừng giai đoạn 2010-2020. Bản đồ lớp phủ rừng các năm 2010, 2020 được xây dựng dựa trên việc giải đoán ảnh vệ tinh landsat 7,8 trên phần mềm ArcGIS. Các bản đồ được phân loại thành 4 dạng lớp phủ chính đó là đất rừng, đất mặt nước, đất nông nghiệp và đất phi nông nghiệp. Sau khi hoàn tất việc phân loại lớp phủ, tiến hành kiểm chứng bằng cách điều tra thực địa, lập ô tiêu chuẩn, đối chiếu với bản đồ hiện trạng sử dụng đất và số liệu thực tế. Bản đồ lớp phủ được xây dựng dựa trên việc giải đoán ảnh vệ tinh landsat gồm tổ hợp các band ảnh. Sau khi hoàn tất việc giải đoán ảnh vệ tinh năm 2010 và 2020 huyện Ba Bể, tiến hành biên tập bản đồ hiện trạng rừng, thu được kết quả như sau:
Qua bản đồ hiện trạng lớp phủ năm 2010 của huyện Ba Bể ta có thể thấy rằng đất rừng chiếm phần lớn diện tích tự nhiên của huyện Ba Bể, diện tích lớp phủ rừng huyện Ba Bể năm 2010 là 58625.68 Ha (chiếm 86% tổng diện tích cả huyện), phân bố khắp toàn huyện và tập trung nhiều nhất tại khu vực các xã Quảng Khê, Đồng Phúc, Hoàng Trĩ và Nam Mẫu. Tiếp theo là đất sản xuất nông nghiệp, có diện tích lớp phủ là 7658 Ha, chiếm khoảng 10.6% tổng diện tích toàn tỉnh. Sự phân bố đất nông nghiệp tại huyện Ba Bể tương đối đồng đều, trải đều khắp các xã trên địa bàn huyện. Diện tích lớp đất phi nông nghiệp (bao gồm đất ở, đất cơ quan hành chính, đất giao thông, đất chợ…) và đất mặt nước (sông suối, ao hồ) của huyện Ba Bể năm 2010 tương đối nhỏ, chiếm diện tích lần lượt là 1244 và 839 Ha trên tổng diện tích toàn huyện. Đất phi nông nghiệp chủ yếu là đất ở nông thôn và đất trụ sở cơ quan hành chính, trường học, bệnh viện…
Có thể thấy rằng, trong năm 2010, chủ trương của tỉnh Bắc Kạn đối với phát triển kinh tế xã hội huyện Ba Bể chủ yếu tập trung vào công tác trồng và phát triển rừng, đẩy mạnh sản xuất nông nghiệp. Trong thời kỳ này, các ngành công nghiệp, dịch vụ chưa phát triển mạnh ở nơi đây, do vậy, phần lớn diện tích của huyện được tập trung để phát triển nông lâm nghiệp.
Hình 3.3. Tỷ lệ diện tích các loại hình lớp phủ sử dụng đất huyện Ba Bể
năm 2010
Hình 3.4. Bản đồ hiện trạng lớp phủ rừng huyện Ba Bể năm 2020
Bản đồ lớp phủ năm 2020 có nhiều sự thay đổi so với năm 2010. Phần lớn diện tích vẫn là lớp phủ rừng, có tổng diện tích 57682.26 Ha, chiếm 84% tổng diện tích toàn huyện. Với chủ trương phát triển kinh tế xã hội của chính quyền địa phương, trong những năm gần đây, huyện đã đẩy mạnh công tác phát triển công nghiệp, thương mại và dịch vụ. Nhiều công trình công cộng được xây dựng và đưa vào hoạt động, hoạt động thương mại, dịch vụ diễn ra ổn định, đặc biệt khu du lịch vườn quốc gia Ba Bể có sự thay đổi rõ rệt so với giai đoạn trước đây.
Những năm gần đây, huyện Ba Bể ưu tiên và giành nguồn lực để đầu tư, xây dựng, từng bước hoàn thiện hệ thống cơ sở hạ tầng nhằm thúc đẩy,
phát triển du lịch Hồ Ba Bể. Điều này dẫn tới diện tích đất phi nông nghiệp (đất ở, đất dịch vụ công cộng…) tăng lên nhanh chóng, năm 2020, diện tích đất phi nông nghiệp của huyện là 2737 Ha, chiếm 4% tổng diện tích toàn tỉnh, tăng gấp đôi so với diện tích năm 2010. Diện tích đất sản xuất nông nghiệp huyện cũng có sự thay đổi so với năm 2010. Tổng diện tích đất sản xuất nông nghiệp năm 2020 là 7126 Ha, chiếm 10.4% tổng diện tích tự nhiên của huyện Ba Bể. Có thể thấy rằng, diện tích đất sản xuất nông nghiệp đã có sự suy giảm nhẹ do cơ cấu kinh tế có sự thay đổi trong giai đoạn 2010-2020, tuy nhiên, sản xuất nông nghiệp vẫn là ngành kinh tế mũi nhọn của huyện. Diện tích đất mặt nước (sông suối, ao hồ) có sự thay đổi rất nhỏ, hầu như không thay đổi, diện tích lớp phủ đất mặt nước là 821.6 Ha, suy giảm 12.9 Ha so với năm 2010.
Hình 3.5. Tỷ lệ diện tích các loại hình lớp phủ sử dụng đất huyện Ba Bể
năm 2020 3.1.2. Tính toán xác định hệ số thực vật NDVI
Chỉ số thực vật (Normalised Difference Vegetation Index) viết tắt là NDVI là một thuật toán tiêu chuẩn được thiết kế để ước tính chất lượng thảm thực vật màu xanh lá cây trên mặt đất bằng phép đo phản xạ ở bước sóng màu
đỏ và cận hồng ngoại. Chỉ số NDVI cũng như ảnh vệ tinh Landsat được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực như sau:
-Theo dõi cây trồng phát triển và dự báo sản lượng ở quy mô khu vực; -Cảnh báo về mất mùa sắp xảy ra do hạn hán hoặc sâu bệnh ở quy mô địa phương;
-Để tạo ra bản đồ sinh khối trên mặt đất có thể được sử dụng trong thương mại carbon;
-Để mô tả các hoạt động quang hợp theo mùa của sinh quyển toàn cầu. -Trong nghiên cứu này, bản đồ hệ số thực vật NDVI được thành lập nhằm mục đích hỗ trợ quá trình phân loại lớp phủ từ ảnh vệ tinh.
Bản đồ hệ số thực vật NDVI được xây dựng từ ảnh vệ tinh Landsat8, sử dụng band ảnh 4 và band ảnh 5 tiến hành tính toán và có kết quả như sau:
Bản đồ chỉ số NDVI thể hiện mật độ thảm thực vật xanh lá trên địa bàn huyện Ba Bể, được tính toán từ ảnh vệ tinh Landsat8 có giá trị trong ngưỡng từ -1 đến 1. Vùng giá trị cao màu xanh thể hiện những vị trí đất rừng và thảm thực vật, vùng giá trị thấp màu đỏ hiển thị những nơi có mật độ cây xanh thấp như khu vực sông suối, đất trống, khu dân cư, đất phi nông nghiệp…
Phân tích bản đồ NDVI huyện Ba Bể cho thấy, mật độ lớp phủ thực vật có sự thay đổi rõ rệt từ năm 2010 đến năm 2020. Giá trị NDVI thấp nhất của năm 2010 là -0.05 và năm 2020 là -0.08, giá trị NDVI cao nhất của 2 năm lần lượt là 0.64 và 0.54. Điều này cho thấy mật độ cây xanh của năm 2010 lớn hơn nhiều so với mật độ cây xanh năm 2020.
3.1.3. Đánh giá độ chính xác của việc phân loại lớp phủ
Phân loại ảnh trong viễn thám là quá trình phân định các Pixel trong hình ảnh thành các lớp hoặc các nhóm đơn vị lớp phủ mặt đất. Để thực hiện chúng ta cần có bộ khóa giải đoán và bộ khóa đánh giá độ chính xác. Việc chọn mẫu để đánh giá độ chính xác được thực hiện qua xác định vị trí các điểm mẫu ở thực địa để so sánh và đánh giá với kết quả giải đoán ảnh. Để thực hiện chúng ta cần phải đi ra khu vực thực tế và xác định các trạng thái tại địa điểm đó sau ghi lại tọa độ xác định bằng GPS. Thực hiện với dung lượng mẫu tương đối phù hợp với diện tích giải đoán để có được sự tổng quát khách quan và bao quát các đối tượng cần đánh giá sau đó chồng xếp lên lớp bản đồ nền bản đồ giải đoán để kiểm tra độ chính xác của kết quả.
Bảng 3.1. Ma trận sai số các trạng thái giải đoán lớp phủ dựa trên các vị trí điều tra kiểm chứng Đất rừng Đất nông nghiệp Đất phị nông nghiệp Đất mặt nước Tổng Đất Rừng 10 1 0 0 11 Đất nông nghiệp 1 6 1 0 8
Đất Phi nông nghiệp 0 1 6 7
Đất mặt nước 0 0 0 4 4
Tổng 11 8 7 4 30
Nghiên cứu tiến hành điều tra, kiểm chứng tại 30 khu vực trên địa bàn toàn huyện, trong đó có 11 điểm điều tra kiểm chứng đất rừng, 8 điểm điều tra kiểm chứng đất nông nghiệp, 7 điểm điều tra kiểm chứng đất phi nông nghiệp và 4 điểm điều tra kiểm chứng dất mặt nước.
Thực hiện so sánh kết quả giải đoán và kết quả thực địa để thành lập bảng ma trận sai số (Confusion Matrix). Ma trận sai số là một bản ma trận thể hiện sự sai khác và trùng khớp kết quả kiểm tra thực địa và kết quả giải đoán. Từ đó tính được chỉ số Kappa (K) để đánh giá độ chính xác của kết quả giải đoán.
Hệ số Kappa thường nằm giữa 0 và 1, giá trị nằm trong khoảng này thì độ chính xác của sự phân loại được chấp nhận. Theo Cục Địa chất Mỹ, Kappa có 3 nhóm giá trị: K > 0,8: Độ chính xác cao, ),4 < K < 0,8: Độ chính xác vừa phải, và K < 0,4: Độ chính xác thấp.
Kết quả đánh giá mức độ chính xác sau khi phân loại 4 lớp thảm phủ bằng phương pháp phân loại có kiểm định chỉ ra rằng độ chính xác toàn cục của phân loại (Overall Accuracy) = 81% và hệ số thống kê Kappa = 0,8. Như vậy, độ chính xác đạt độ chuẩn xác ở mức tương đối tốt. Nguyên nhân cơ bản của việc giải đoán có độ chính xác như trên một phần là do dữ liệu ảnh có độ phân giải thấp, chưa cao, dẫn tới các đối tượng đôi khi bị nhầm lẫn với nhau.
Hình 3.7. Một số khu vực điều tra kiểm chứng trên địa bàn huyện Ba Bể
3.1.4. Đánh giá biến động lớp phủ huyện Ba Bể giai đoạn 2010-2020
Để xác định tình trạng biến đổi sử dụng đất huyện Ba Bể giai đoạn 2010-2020, tiến hành xây dựng bản đồ biến động lớp phủ huyện Ba Bể giai đoạn 2010-2020 dựa trên việc chồng lớp hai bản đồ lớp phủ năm 2010 và năm 2020, từ đó tiến hành xác định vị trí biến động và diện tích các khu vực lớp phủ bị biến động. Qua quá trình biên tập bản đồ thu được kết quả như sau:
Bảng 3.2. Ma trận chuyển đổi các loại hình lớp phủ 2020 2010 SX Nông nghiệp Đất rừng Phi nông nghiệp Mặt nước Tổng diện tích SX Nông nghiệp 5150.29 944.86 1407.43 155.42 7658 Đất rừng 1420.76 56737.40 322.45 145.07 58625.68 Phi nông nghiệp 237.06 0 1007.91 0 1244.97 Mặt nước 317.89 0 0 521.11 839 Tổng diện tích 7126 57682.26 2737.79 821.6 68367.65
Từ kết quả biên tập bản đồ và ma trận chuyển đổi các loại hình lớp phủ, ta có thể thấy rằng trong giai đoạn 2010-2020, diện tích các loại lớp phủ sử dụng đất có sự thay đổi đáng kể. Đáng chú ý là việc chuyển đổi từ đất sản xuất nông nghiệp sang đất phi nông nghiệp, có diện tích là 1407.43 Ha chủ yếu ở các xã Thượng Giáo, Khang Ninh, Quảng Khê, Đồng Phúc, Chu Hương, Hà Hiệu và Thị trấn Chợ Rã… Điều này thể hiện rõ nét sự thay đổi cơ cấu kinh tế của huyện Ba Bể giai đoạn 2010-2020, từ tập trung phát triển ngành nông nghiệp chuyển hướng phát triển các ngành thương mại du lịch, dịch vụ.
Trong giai đoạn đầu những năm 2013,2014, một phần lớn diện tích đất rừng được chuyển đổi sang mục đích sản xuất nông nghiệp, nguyên nhân là do trong giai đoạn này, huyện vẫn tập trung vào việc phát triển nông nghiệp. Thêm vào đó là hiện trạng khai thác rừng bừa bãi, phá rừng làm nương rẫy vẫn còn xảy ra nhiều. Giai đoạn sau này, những năm 2017,2018, việc phát
đổi mục đích sang đất sản xuất nông nghiệp giai đoạn 2010-2020 vẫn là tương đối lớn, chiếm tới 1420.76 Ha, tập trung nhiều nhất ở các xã Cao Thượng và Cao Trĩ (đầu năm 2020 đã được gộp toàn bộ diện tích vào xã Thượng Giáo). Trong số diện tích đất rừng chuyển đổi, có một phần lớn diện tích rừng chuyển đổi là rừng tự nhiên, điều này gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái và sinh cảnh rừng nơi đây.
Một điểm nổi bật trong những năm gần đây là việc chính quyền địa phương huyện Ba Bể đã có nhiều phương án bảo vệ và phát triển rừng. Rất nhiều chỉ tiêu kế hoạch trồng rừng đã được đưa vào nghị quyết HĐND huyện, thông qua đó, huyện giao trách nhiệm cho UBND các xã, coi đó là nhiệm vụ trong công tác phát triển kinh tế - xã hội của địa phương. Do đó, ở nhiều nơi đã có sự chuyển đổi mục đích sử dụng đất từ phát triển nông nghiệp sang trồng rừng, dẫn tới việc trong giai đoạn 2010-2020, có 944.86 Ha đất sản xuất nông nghiệp được chuyển đổi sang mục đích trồng rừng, phần lớn diện tích tập trung tại các xã Cao Thượng, Thượng Giáo, Bành Trạch và xã Phúc Lộc. Tuy vậy, việc trồng mới rừng vẫn còn nhiều hạn chế và chưa thể bù đắp vào khối lượng rừng tự nhiên bị mất đi trong giai đoạn này.
Ngoài ra, còn có một số loại đất được chuyển đổi mục đích từ đất rừng sang như đất phi nông nghiệp và đất mặt nước, có diện tích lần lượt là 322.45 và 145.07. Diện tích đất mặt nước phần lớn không thay đổi, một số được chuyển đổi sang đất nông nghiệp 317.89 Ha, chủ yếu nhằm mục đích nuôi trồng thủy sản, trồng lúa và các loại cây hàng năm.
Kết quả cho thấy, trong giai đoạn 2010-2020 có nhiều biến động lớn về hiện trạng lớp phủ sử dụng đất huyện Ba Bể, trong đó nổi bật nhất là sự gia tăng nhanh chóng diện tích đất phi nông nghiệp và sự suy giảm diện tích đất nông, lâm nghiệp, đặc biệt là đất rừng tự nhiên. Những năm gần đây, diện tích rừng trồng tăng, nhưng diện tích rừng tự nhiên lại bị suy giảm tại huyện Ba Bể là một thực trạng rất đáng quan ngại. Theo thống kê từ quyết định công bố
hiện trạng rừng huyện Ba Bể, năm 2010, tổng diện tích rừng tự nhiên có trên 35 nghìn Ha (35125.4 Ha theo số liệu năm 2012) và tổng diện tích rừng trồng là trên 12 nghìn Ha (12043.7 Ha theo số liệu năm 2012). Tuy nhiên, đến năm 2019, diện tích rừng tự nhiên đã bị suy giảm chỉ còn 33380.9 Ha và diện tích rừng trồng là 14375.9 Ha. Có thể thấy rằng, giai đoạn 2010-2020, tuy rằng việc trồng và phát triển rừng được thúc đẩy tuy nhiên vẫn có khoảng 2000 Ha diện tích rừng tự nhiên biến mất, đây là một con số đáng kể. Việc trồng mới rừng là tốt tuy nhiên việc giữ rừng tự nhiên thậm chí có vai trò quan trọng hơn. Nguyên nhân chính là do vai trò của hai loại rừng này là khác nhau, rừng tự nhiên có mật độ che phủ cao với nhiều tầng thực vật phong phú, là lá chắn quan trọng trong việc điều hòa dòng chảy, phòng chống mưa lũ, sạt lở. Rừng trồng được phát triển nhằm mục đích kinh tế, được khai thác sau 3-5 năm, do đó khả năng phòng hộ kém hơn hẳn rừng tự nhiên. Qua nhiều báo cáo thống kê cho thấy, diện tích rừng tự nhiên tại huyện Ba Bể có sự suy giảm nguyên nhân chính là do khai thác chặt phá rừng bừa bãi, việc đốn hạ các cây gỗ quý như nghiến, trai… vẫn còn xảy ra, gây nhiều ảnh hưởng nghiêm trọng tới hệ sinh thái rừng nơi đây.
3.2. Đánh giá diễn biến thiên tai sạt lở đất trên địa bàn huyện Ba Bể giai
đoạn 2010-2020.
Hiện tượng sạt lở đất tại Huyện Ba Bể trong giai đoạn 2010-2020 xảy ra với tần suất rất lớn, và có xu hướng gia tăng. Qua thống kê cho thấy, từ năm 2010 đến năm 2020, trên địa bàn huyện Ba Bể đã có trên 1200 vụ sạt lở đất. Kết quả điều tra chi tiết năm 2019-2020 cho thấy, hiện tượng trượt lở đất đá chủ yếu xảy ra tại 5 khu vực, và số lượng điểm sạt lở cụ thể như sau:
1, Khu vực thị trấn Chợ Rã
Khu vực này bao gồm hầu hết diện tích thị trấn Chợ Rã và một phần diện tích xã Thượng Giáo. Đây là khu vực tập trung dân cư, các trụ sở cơ quan chính quyền địa phương, các tổ chức hoạt động kinh tế trong huyện.
Diện tích 15 km2. Địa hình chủ yếu là thung lũng có đáy hình chữ “U”, được bao bọc bởi các dãy núi thấp và trung bình. Nền địa chất gồm các đá phiến